Les imageurs X

L’imageur statique `a st´enop´e

Ce d´etecteur permet d’obtenir une image X en face avant du plasma int´egr´ee sur la dur´ee de l’interaction.

Le multi-imageur `a microscope X

Les deux multi-imageurs `a microscope X permettent d’obtenir 8 images X en face avant de la cible avec une r´esolution temporelle de 100 ps sur une cam´era `a image int´egrale. Pour ces exp´eriences on a utilis´e l’imageur X. Celui-ci a une plage de mesure qui s’´etend de 1 keV `a 5 keV, poss`ede une r´esolution spatiale de 30 μm dans un champ d’observation de 2 mm et un grandissement de 4. Cet imageur a permis de faire plusieurs images de l’´emission X du cuivre plac´e en arri`ere de la mousse pour diff´erents temps. Une description de ce diagnostic est pr´esent´ee dans la r´ef´erence [88].

L’imageur `a microscope X

Celui-ci utilise un microscope X pour former une image de l’´emission X transverse de la cible sur une CBF de r´esolution temporelle 30 ps. La r´esolution spatiale de ce diagnostic est de 30 μm dans un champ d’observation de 3 mm avec un grandissement de 5,5. Ce diagnostic a ´et´e utilis´e pour mesurer la vitesse d’ionisation de la mousse.

Les filtres X utilis´es

L’´emission X mesur´ee est due :

– au carbone et `a l’oxyg`ene qui constituent la mousse, – au dopant chlore de la mousse,

– `a la feuille de cuivre.

Sur la figure 2.33, on a expos´e les gammes d’´emission relatives aux diff´erents ´el´ements. Afin d’att´enuer le signal X mesur´e sur le multi-imageur `a microscope X et sur l’imageur `

a microscope X, nous avons utilis´e diff´erents types de filtrations. Les transmissions spectrales des filtres utilis´es sont repr´esent´ees sur les figures 2.34a), b), c) et d). Dans

Chapitre 2. Description des exp´eriences : lasers et diagnostics

Figure 2.33 – gamme d’´emission X de l’oxyg`ene et du carbone qui constituent la mousse, du dopant chlore pr´esent dans la mousse, de la feuille de cuivre

le cas du multi-imageur X, le diagnostic coupe le signal X en dessous de 1 keV et dans le cas de l’imageur `a microscope X, le signal dˆu au carbone et `a l’hydrog`ene peut ˆetre n´eglig´e car l’´emission du dopant chlore est beaucoup plus intense. On a donc repr´esent´e la transmission spectrale dans chaque cas `a partir de 1 keV.

4

Conclusion

Dans ce chapitre, nous avons pr´esent´e les laser et les diagnostics utilis´es pendant les exp´eriences r´ealis´ees sur les installations de la LIL et du LULI 2000. Plus pr´ecis´ement, nous avons expos´e les configurations laser utilis´ees et les taches focales obtenues (en distinguant le cas des faisceaux liss´es ou non liss´es). Nous avons pr´ecis´ement d´etaill´e les deux diagnostics de r´etrodiffusion mis en place sur le LULI 2000 en indiquant leurs calibrations et leurs pr´ecisions et en montrant qu’ils sont adapt´es aux mesures que l’on a voulu effectuer. Les caract´eristiques des diagnostics utilis´es sur la LIL ont ´et´e expos´ees.

4 Conclusion

Figure 2.34 – transmissions spectrales : a) d’1 μm de Nickel ; b) de 20 μm d’Aluminium ; c) de 3

μm de Mylar + 25 μm d’Aluminium ; et d) de 1 μm de Mylar. Sur la courbe, on a

indiqu´e les transmission moyennes des ´emission du cuivre et de la mousse. On a aussi indiqu´e en trait rouge pointill´e le seuil approximatif de coupure du multiimageur `

a microscope X et de l’imageur `a microscope X (cette coupure est due aux miroirs qui acheminent la lumi`ere jusqu’`a l’imageur)

Chapitre 3

Caract´eristiques des plasmas mis en

œuvre

1

Introduction

Un plasma est d´efini ici comme de la mati`ere totalement ionis´ee. Il est donc unique- ment compos´e d’ions et d’´electrons non li´es. Diff´erents param`etres physiques permettent de caract´eriser un plasma. Les plus importants pour l’interaction sont :

– les profils de temp´eratures ´electronique et ionique, – le profil de densit´e ´electronique,

– le profil de vitesse d’expansion des particules.

Le plasma d´epend du type de cible que l’on utilise. On peut distinguer les cibles complexes (hohlraum, gas bag) et les cibles simples constitu´ees d’un seul mat´eriau. Avec ces derni`eres, on obtient des plasmas plus faciles `a mod´eliser et des r´esultats a priori plus simples `a analyser. Parmi les cibles simples, on peut citer :

– la feuille ´epaisse : le plasma a un profil de densit´e ´electronique approximativement exponentiel jusqu’`a la densit´e critique.

– la feuille mince : le plasma est rapidement sous critique, explose et a un profil de forme parabolique invers´ee.

– le jet de gaz : le plasma est relativement homog`ene en densit´e et a une densit´e ´

electronique initiale ajustable. La vitesse d’expansion des particules est relativement faible car il n’y a pas de ph´enom`ene d’ablation pendant l’ionisation

– la mousse ionis´ee de fa¸con supersonique : le plasma est tr`es homog`ene en densit´e et en temp´erature, la vitesse d’expansion est approximativement nulle

Ces ´etudes sont d’autant plus utiles que les plasmas de FCI peuvent ˆetre d´ecompos´es en plasmas simples. En effet :

Chapitre 3. Caract´eristiques des plasmas mis en œuvre

– le plasma type feuille ´epaisse correspond, dans le sch´ema d’attaque indirecte, au plasma cr´e´e au niveau des parois du hohlraum et dans le cas de l’attaque directe, au plasma qui se forme devant la cible.

– le plasma type jet de gaz permet de mod´eliser le plasma de gaz de cavit´e.

Le mat´eriau composant la cible d´etermine le num´ero atomique et la charge du plasma obtenu. On peut noter que les plasmas de cible envisag´es dans le cadre de la FCI ont a

priori des num´eros atomiques faibles (voir section i). Enfin, le plasma peut ˆetre pr´eform´e, c’est `a dire que l’on utilise un faisceau laser arrivant sur la cible avant le faisceau principal (ce faisceau est appel´e faisceau de cr´eation), afin que le plasma soit d´ej`a cr´e´e quand l’impulsion laser principale arrive sur la cible. Ceci permet de r´ealiser les mesures dans un plasma chaud et compl`etement ionis´e dont les caract´eristiques initiales sont ind´ependantes du faisceau d’interaction.

Le plasma d´epend aussi des caract´eristiques du laser (´energie laser, intensit´e, tache fo- cale,...). La configuration du laser doit donc ˆetre d´efinie en fonction du plasma d´esir´e.

Afin de comprendre les r´esultats obtenus et d’analyser les processus physiques associ´es, il est n´ecessaire d’avoir une connaissance pr´ecise des param`etres du plasma. Trois moyens sont utilis´es pour d´eterminer les caract´eristiques du plasma :

– les calculs th´eoriques et les lois d’´echelles ´etablies suivant le type de cible utilis´e, – la simulation de l’hydrodynamique du plasma,

– par d´eduction `a partir des mesures r´ealis´ees : cette technique sera employ´ee dans les chapitre 4, 5, 6 et permettra de valider les r´esultats des simulations num´eriques.

Pour nos exp´eriences, les cibles utilis´ees ´etaient les suivantes :

– des feuilles ´epaisses de paryl`ene (CH) pr´eform´ees `a la longueur d’onde du laser d’in- teraction pour comparer les taux de r´etrodiffusion Brillouin en r´egime de saturation `a 2ω et `a 3ω,

– des jets d’´ethyl`ene pr´eform´es `a la longueur d’onde du laser d’interaction pour ´etudier la r´etrodiffusion Raman en fonction de la densit´e ´electronique,

– des mousses ionis´ees de fa¸con supersonique pour l’´etude de la r´eduction de l’imprint. Dans la premi`ere partie, nous pr´esentons les plasmas utilis´es en d´etaillant les choix de cible et de configuration laser que l’on a faits pour chaque exp´erience en fonction de son objectif. Pour ce faire, on s’est servi de lois th´eoriques et de lois d’´echelle pour estimer les ca- ract´eristiques des plasmas. Par ailleurs, on a caract´eris´e un jet d’´ethyl`ene par interf´erom´etrie et les r´esultats sont expos´es. La seconde partie traite des simulations num´eriques des diff´erentes exp´eriences ainsi que des r´esultats correspondants.

2 Le choix des plasmas utilis´es

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Le choix des plasmas utilis´es

Dans les deux premi`eres parties, nous expliquons les motivations des choix de cible et de configuration laser que l’on a faits pour les exp´eriences men´ees sur le LULI 2000. Nous d´etaillons aussi les premi`eres estimations des param`etres des plasmas calcul´ees `a l’aide de lois th´eoriques et de lois d’´echelle. La troisi`eme partie est consacr´ee `a la caract´erisation par interf´erom´etrie du jet d’´ethyl`ene utilis´e lors des exp´eriences faites sur le LULI 2000. Nous pr´ecisons dans une quatri`eme partie les param`etres de cible retenus pour les exp´eriences r´ealis´ees sur la LIL.